DE3018199A1

DE3018199A1 - Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen

Info

Publication number: DE3018199A1
Application number: DE19803018199
Authority: DE
Inventors: Karel Dipl.-Ing. 8904 Friedberg Mazac; Norbert 8900 Augsburg Pache
Original assignee: Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg AG Zweigniederlassung Keller & Knappich Augsburg; Industrie Werke Karlsruhe Augsburg Ag Zweigniederlassung Keller & Knappich Augsburg 8900 Augsburg; Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1981-11-19
Also published as: EP0040673A1; ATE8348T1; US4436980A; BR8102927A; DE3018199C2; JPS6350108B2; CA1168313A; EP0040673B1; DE3164652D1; JPS577377A

Description

NACHGERE oHf

Anmelder: INDUSTRIE-WERKE KARLSRUHE AUGSBURG Aktiengesellschaft
Zweigniederlassung Keller & Knappich Zugspitzstr. 140, 8900 Augsburg

Vertreter:Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke, Patentanwalt Schwibbogenplatz 2b, 8900 Augsburg

Akte: 772-354, 355 ni/st

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Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen zweier anschmelzender Werkstücke, vorzugsweise Rohrenden, Ringe oder dergleichen, an einer geschlossenen Nahtbahn, wie z.B. Kreis-, Ellipsen, Mehreck-Bahn, bei welcher mindestens zwei in der Schweißebene radial angeordnete, gleichpolige Magnete durch einen die Schweißnahijfbahn umgebenden, mag- ; netisierbaren Ring, der der Homogenisierung des Feldes dient, vereinigt sind, wobei der Ring radial teilbar sein kann. Eine solche durch die DE-OS 23 21 70 bekannte Vorrichtung hat gegenüber anderen bekannten Anordnungen den Vorteil einer niedrigen Bauhöhe bei starker Feldkonzentration an der für die Schweißung wichtigen Stelle. Die hierbei erzielbare maximale Feldstärke ist jedoch begrenzt.

1^er' Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, gegenüber der vorbekannten Vorrichtung, mit in der Schweißebene radial angeordneten Magneten eine noch größere Feldkonzentration bei gleicher oder geringerer Bauhöhe zu erreichen bzw. - was dasselbe ist — gleiche Feldkonzentraitpn bereits mit weniger Aufwand, z.B. an Stromstärke oder Windungszahl, zu ermöglichen oder auch gleiche Feldkonzentration bei größerem Abst-ftand der Magnete vom Lichtbogen, damit die durch Schweißspritzer sich ergebenden, nachteiligen Lichtbogenlaufstörungen entfallen. Diese Aufgabe der Erzeugung größerer Feldkonzentrationen hat die weitere Aufgabe zur Folge, die Magnete auch besser und wirksamer als bisher zu kühlen, so daß mit größeren Amperewindungszahlen

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gearbeitet werden kann. ' **' 3 O 1 8 1 cJ

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der eingangs genannten Vorrichtung der die Nahtbahn umgebende Ring durch die der Nahtbahn zugewandten Enden der Magnete gebildet ist. Die Enden der Magnete liegen also lückenlos oder nahezu lückenlos aneinander und bilden zusammen eine geschlossene Ringinnenfläche, die die zu verschweißenden Werkstücke umgibt. Durch diese Ausbildung der Vorrichtung wird nicht nur der bei der vorbekannten Anordnung bestehende magnetische Übergangswiderstand zwischen Ring und Magneten beseitigt. Es ergibt sich hierdurch auch eine besonders kompakte, wenig Platz benötigende und/-wie im folgenden ersichtlich - leicht kUhlbare Magnetkonstruktion.

Bei einer sehr einfachen AusfUhrungsform der Erfindung sind zwei Magnete mit gegenüberliegenden Kernen vorgesehen, deren einander zugewandte Enden jeweils die Form eines Halbzylinders aufweisen, also jeweils die eine Hälfte der Ringinnenfluche bilden. Eine besonders platzsparende, sehr niedrige Bauhöhe der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die Magnetkerne als Flachkörper aus magnetischem Material ausgebildet sind.

Gemtiß einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Magnetkerne in ihrem Inneren Kanäle für den Durchfluß «ines Kühlmittels aufweisen. Während früher eine platzaufwendige indirekte Kühlung durch Kontakt eines von einem Kühlmittel durchfloseenen metallischen Kühlkörper mit den Magneten erforderlich war, ermöglicht die ferfindungsgemäße Konstruktion, auf zusätzlichen Platzbedarf f$r Kühleinrichtung^ an den Magneten weitgehend zu verzichten, da die Kühlkanal« auch noch in flachen MagnetkSrpern untergebracht werden

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können. Dies wird insbesondere dadurch in einfacher Weise erreicht, daß die Kühlkanüle als in dem Kern verlaufende geradlinige, sich kreuzende Bohrungen ausgebildet sind.

Eine besonders einfache, sehr geringen Herstellungsaufwand erfordernde Konstruktion der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen einstückigen, in der Mitte eine Bohrung entsprechend dein Verlauf der Nahtbahn aufweisenden Körper aus magnetischem Material mit radial nach außen gerichteten, jeweils eine elektrische Wicklung tragenden Armen, welche die Magnetkerne bilden. Bei zwei Magneten ergibt sich beispielsweise ein rechteckiger Flachkörper, der in der Mitte eine Bohrung entsprechend dem Umfang der zu verschweißenden Rohre oder dgl. aufweist, und auf dessen gegenüberliegende Enden jeweils «ine Magnetspule aufgewickelt ist.

Uu die zu verschweißenden Werkstücke, z.B. zwei Rohre, in die Vorrichtung leicht einbringen zu können, sieht die Erfindung bei einer weiteren Variante auch vor, daß die Magnetanordnung gebildet ist durch zwei einander und mit jeweils einer halbzylindrischen Innenfläche gegenüberliegende, mit Wicklungen versehene radiale Arme aufweisende einstUckige Körper aus magnetischem Material, die, beispielsweise mittels eines Gelenkes oder dgl., gegen einander verschwenkbar sind.

Im Rahmen der Erfindung empfiehlt es «ich, die Kernquerschnitte der Magnete zum ringseitigen.Endehin zu verjüngen. Man kann hierbei sogar erreichen, daß di· Kernquerschnitte größer sind als die dem einzelnen Kern zugeordnet· Polfläch· in Ringbereich. Durch die Querschnittsverminderung wird die Dichte dee auf den Lichtbogen einwirkenden magnetischen Flusses erhöht. Dies läßt sich baispiels-

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weis* dadurch erreichen, daß die einzelnen radialen Kerne an den Ränder¹ ihrer in oer Schweißebene benachbarten ringseitigen Enden abgeschrägt sind. Eine weitere vorteilhafte erfindungsgeroäße Ausbildung besteht darin, daß die Breite des einzelnen Kerns, gesehen in der zur Schweißebene senkrechten Ebene, am ringseitigen Ende verringert ist, beispielsweise abgeschrägt oder stufenartig abgesetzt ist. Schließlich wird durch die Erfindung in vorteilhafter Weise eine Schutzgasschweißung dadurch ermöglicht, daß durch mindestens einen Kern ein an der Ringinnenfläche endender Kanal zum Zuführen von Gas verläuft.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigern

Fig. 1 und 2: Eine aus zwei Magneten bestehende Anordnung in Draufsicht und Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 3t ui^ine Anordnung mit vier Magneten, Fig. 4 und 51 Varianten der Anordnung gemäß Fig. 3 und

Fig. 6: ^Eine gegenüber Fig. 1 und 2 vereinfachte AusfUhrungtforro mit zwei Magneten.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 umfaßt zwei Magnete, bestehend jeweils aus einem im dargestellten Beispiel sehr flach ausgebildeten Kern aus magnetischem Material, auf dem «ine elektrische Wicklung 3 aufgebracht ist. Die einander gegenüberliegenden, in der Draufsicht halbkreisförmige Kontur aufweisenden Enden der Magnete 1 haben die Firm eines Halbzylinders, dessen Innenfläche 4 die Innenseite

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des die zu verschweißenden Rohrquerschnitte 5 einschließenden magnetischen Ringes bilden. Die Lücken 6 an den äußeren Rändern der gegenüberliegenden Enden der Magnete 1 sind sehr gering und praktisch vernachlässigbar und dienen lediglich der Köglichkeit, die Magnete bei Bedarf zu trennen.

Die Magnete 1 bzw. ihre Kerne 2 sind von Kanälen 7 (durch gestrichelte Linien im oberen Teil der Fig. T angedeutet) durchzogen, an die Kuhlwasserleitungen iß angeschlossen sind. Ein weiterer, im Kerninneren verlaufender, an dmr Ringinnenfluche endender Kanal 9 ist mit einer Leitung 10 zum Zuführen von Schutzgas verbunden. Die Ringinnenfläche A ist, wie der Schnitt gemäß Fig. 2 zeigt, in ihrer Breite durch eine Stufe 11 gegenüber der Breite des Kerns verringert. Mit 12 ist ein Spannelement zum Befestigen der Magnetanordnung bezeichnet.

"■-"■■■" ■ ">; Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung ait>/t Magneten 1, die rechtwinkelig zueinander rings mn den Rohrquerschnitt 5 angeordnet sind. An ihren ringseitigen Enden sind sie abgeschrägt, sodaß sich der Querschnitt etwas verengt« Unter Bildung der Lücken 6 ergeben sie mit ihren einander zugewandten, der Innenfläche eines Zylinders entsprechend geformten Enden die geschlossene Ringfläche 4.

Die Anordnung gemäß Fig. 4 besteht aus zwei einstöckigen Körpern aus magnetischem Material, die jeweils zwei rechtwinkelig zueinanc-er angeordnete Arne, welche die Magnetkern· 2 bilden, aufweisen. Die beiden Teile sind, zwischen sich die ringförmige Innenfläch« 4 einschließend, mittels des Gelenkes 13 wro eine zur Zeicheneben· senkrechte Achse schwenkbar. Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 besteht die Anordnung aus einem einstückigen Körper nit vier zueinander

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rechtwinkelig noch außen gerichteten Armen , we'^s jeweils als Magnetkern 2 mit einer Wicklung 3 versehen sind. In der Mitte des Körper* befindet sich «ine der Form der Nahtbahn bzw. der zu verschweißenden Werkstücke entsprechende Bohrung, welche die geschlossene Ringinnenfläche 4 bildet.

Eine noch einfochere AusfUhrungsform Mit zwei Magneten ergibt sich aus Fig. 6, bei der, wie bereits erwähnt, die Anordnung aus einem Flachkörper besteht, der in der Mitte eine Bohrung aufweist und an den gegenüberliegenden Enden mit einer Wicklung 3 versehen ist.

Der erfindungsgemäße Grundgedanke, die die Nahtbahn umgebende, geschlossene Ringinnenfläche durch die einander zugewandten Enden der radialen Magnete selb* nachzubilden, läßt sich auch noch durch andere Raumformen realisieren. So sind beispielsweise drei jeweils im Winkel von 120 angeordnete Magnete denkbar, die mit ihren zur Mitte hin gerichteten Enden miteinander die geschlossene Ringinnenfläche 4 ergeben. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten Ausfuhrungsbeispiele beschränkt.

Claims

3 01819 Si te η t on s ρ γ ί e he

1)JVorrichtung zurr, elektrischen Lichtbogenschweißen zweier anschmelzender Werkstücke, vorzugsweise Rohrenden, Ringe oder dgl., on einer geschlossenen Nahtbahn, bei welcher mindestens zwei in der Schweißebenc radial angeordnete, gleichpolige Magnete durch einen die Schweißnahtbchn umgebenden, magnetisierbarer^ Ring vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der die Nahtbahn umgebende Ring durch die der Nahtbahn zugewandten Enden der Magnete (1) gebildet ist.

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2)Vorriehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Magnete (1) mit gegenüberliegenden Kernen (2) vorgesehen sind, derer, einander zugevcndte Enden jeweils die Form eines Halbzylinders aufweisen.

3) Verrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich η e t, daß die Magnetkerne (2) als Flachkörper aus magnetischem Material ausgebildet sind.

Vorrichtung nach Artspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (2) in ihren Inneren Kanäle (7) für den Durchfluß eines Kühlmittels aufweisen.

5) Vorriehtyng nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die KUhlkanäle als geradlinige, sich kreuzende

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*■- ^V-* : Γ - ■

Bohrungen (7) ausgebildet sind. 301 81 98

6) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen einstückigen, in der Mitte eine Bohrung entsprechend dem Verlauf der Nahtbahn aufweisenden Körper aus magnetischem Material mit radialen, nach msß^n gerichteten, jeweils eine elektrische Wicklung (3) tragenden Armen (2).

7) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch zwei einander mit Jeweils einer halbzylindrischen Innenfläche gegenüberliegende, mit Wicklungen (3) versehene radiale Arme (2) aufweisende einstöckige Körper aus magnetischem Material, die gegeneinander verschwenkbar sind.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder folgenden, dadurch g e k e η η -ζ e i c h η β t, daß der Kernquerschnitt zum ringseitigen Ende hin verjüngt ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch B, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß di» einzelnen radialen Kerne (2) an den Rändern ihrer in oex Schweißebene benachbarten, ringseitigen Enden abgeschrägt sind.

10) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichn e t, daß die Breite des einzelnen Kerns (2), geeben in der zur Schweißebene senkrechten Ebene, am ringseitigen Ende verringert ist.

11) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch g «kennzeichnet, daß durch mindestens einen Kern (2) ein an der Ringinnenfläche endender Kanal zum Zuführen von Schutzgas verläuft.

Dipl,-Ing. H.-D. Ernicke Patentanwalt

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